Titaaniseoksen korroosionkestävyys ja sähkökemialliset perusominaisuudet
1.1 Titaaniseoksen korroosionkestävyys
Titaaniseos tunnetaan laajalti "meren metallina" ja ihanteellinen materiaali laivoille sen erinomaisen korroosionkestävyyden ansiosta. Useat merenkulkutekniikan käytännöt ja tieteelliset kokeet ovat osoittaneet, että titaaniseoksilla on erinomainen korroosionkestävyys puhtaassa merivedessä, lähes tasaista korroosiota ei esiinny, ja erinomainen piste- ja rakokorroosionkestävyys. Kiinan 16 vuoden merikokeet Etelä-Kiinan merellä, Itä-Kiinan merellä ja Keltaisella merellä ovat osoittaneet, että titaaniseosmateriaaleissa ei juuri ole merkittävää korroosioilmiötä täysin upotetussa, vuorovesi- ja roiskevyöhykkeen merivedessä. Kolme vuotta kestäneet todelliset merialtistustestit Etelä-Kiinan meren 800-1 000 metrin syvänmeren ympäristössä ovat myös vahvistaneet, että titaaniseokset kestävät erinomaisesti tasaista korroosiota syvänmeren ympäristöissä.
Titaaniseosmateriaalien erinomainen korroosionkestävyys merivesiympäristössä johtuu pääasiassa seuraavista viidestä syystä:
(1)
(Titaanimetallin ja hapen välinen suhteellinen reaktiivisuus on erittäin nopea, ylittäen alumiinin, nikkelin ja ruostumattoman teräksen, mikä määrittää, että titaaniseosten pintaa on vaikea esiintyä metallisessa tilassa aerobisessa ympäristössä;
(2)
Titaaniseokset voivat muodostaa spontaanisti tiheitä oksidikalvoja sekä ilmakehän että vesipitoisissa ympäristöissä ilman irtonaisia hydroksidikerroksia, ja niiden oksidikalvoilla on erinomaiset suoja- ja estoominaisuudet;
(3)
Titaanimetallin pinnalle muodostuneet oksidit TiO, TiO2 ja Ti2O3 ovat erittäin stabiileja ja kestävät erinomaisesti kloridi-ionien eroosiota;
(4)
Titaanipinnan oksidikalvo muodostuu epitaksiaalisella kasvumekanismilla, jolla on vahva rajapintojen sidosvoima, tilavuussuhde 1,76, puristusjännitystilassa ja vähän kalvovirheitä;
(5)
Titaanin pinnalla olevalla oksidikalvolla on erinomaiset itsestään{0}}paranevat ominaisuudet, ja se passivoituu nopeasti uudelleen ja siirtyy vakaaseen tilaan ympäristön aiheuttaman syöpymisen tai ulkoisten voimien vaurioittamana. Nämä erinomaiset ominaisuudet määräävät, että titaaniseos on luonnollinen korroosionkestävä -metallimateriaali.
Siksi yleisesti uskotaan, että titaaniseoksesta valmistetut tekniset laitteet voivat välttää korroosio-ongelmia, mikä johtaa siihen, että titaaniseosrakenteiden korroosio- ja suojauskysymykset otetaan vain vähän huomioon meriteknisessä suunnittelussa. Tämä johdonmukainen ajattelu voi tuoda mukanaan vakavia teknisiä turvallisuusriskejä, erityisesti äärimmäisissä ympäristöissä, kuten syvänmeren kaltaisissa, pitkään käytettäville laitteille, sen käyttöturvallisuuskysymyksiä ei voida jättää huomiotta.
Itse asiassa, vaikka titaaniseosmateriaaleilla on erinomainen korroosionkestävyys, ne kohtaavat silti ympäristövaurioongelmia, kuten suorituskyvyn heikkenemistä ja korroosion epäonnistumista syvänmeren ympäristöissä äärimmäisten ympäristötekijöiden, mekaanisen kuormituksen ja mikrobiyhteisöjen välisten vaikutusten vaikutuksesta. Esimerkiksi Pekingin tiede- ja teknologiayliopiston tutkimuksessa havaittiin [10], että kun meriveden pH on alle 2, titaaniseoksesta valmistettujen passivointikalvojen stabiilius ja korroosionkestävyys heikkenevät merkittävästi; Rikki- ja fluoridi-ionit vaikuttavat merkittävästi titaaniseosten stabiilisuuteen, varsinkin kun fluoridi-ionipitoisuus ylittää 0,005 mol/L, titaaniseoksissa esiintyy vakavia korroosio-ongelmia.
Yhdysvaltain laivasto havaitsi jännityskorroosiohalkeilua korkean -titaaniseoksessa 13V-11Cr-3Al todellisissa merialtistustesteissä Tyynellämerellä 700–2000 metrin korkeudelta, ja hitsaus- ja lämpövaikutusalueen jännityskorroosioherkkyys oli korkeampi kuin perusmetallin. Harbin Engineering Universityn, Institute of Metals, Kiinan tiedeakatemian, Northeastern Universityn ja muiden Kiinan laitosten tutkimuksen mukaan syvänmeren hydrostaattisen paineen kasvaessa titaaniseoksen jännityskorroosioherkkyys kasvaa. GR5-titaaniseoksen jännityskorroosio 20 MPa:n hydrostaattisessa paineessa on vedyn aiheuttaman halkeilun muodossa. Lujuuden kasvaessa titaaniseoksen jännityskorroosioherkkyys kasvaa. Lisäksi laivalaitteiden teknisissä rakenteissa monimutkaiset rakenteet, kuten sähköparit, raot ja hitsaus, ovat väistämättömiä, mikä entisestään pahentaa titaaniseosten paikallisten korroosiovaurioiden monimutkaisuutta ja tuhoamista.
Pyydä tarjous
Sähköposti:bjcxtitanium@gmail.com
Whatsapp:+8613571718779
